Orientador: Eleni Gomes / Banca: Adalbeto Pessoa Júnior / Banca: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli / Banca: Márcia Regina Brochetto Braga / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Resumo: Pectinases termoestáveis apresentam características interessantes do ponto de vista da sua aplicação industrial, como alta estabilidade ao pH e à temperatura. Além disso, o tipo de processo fermentativo pode influenciar a produção e propriedades físico-químicas destas enzimas. A produção de poligalacturonase (PG) pelo fungo Thermoascus aurantiacus foi realizada em fermentação submersa (FSM) e em estado sólido (FES), usando substratos contendo pectina comercial ou subprodutos agro- industriais como fonte de carbono. A PG bruta obtida em FES apresentou atividade ótima a 65ºC e pH 5,0, com estabilidade na faixa de pH entre 4,0 e 5,0 e entre 7,5 e 8,5 e manteve 85% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. Em FSM, o melhor meio de cultivo foi a água amarela, com pH inicial de 5,5, após 5 dias de cultivo a 45ºC. A enzima em sua forma bruta apresentou temperatura ótima de 60ºC e pH ótimo de 5,0, maior estabilidade em pH ácido (3,0 a 4,5) e menor termoestabilidade, quando comparada com a obtida em FES, mantendo apenas 13% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. As enzimas foram purificadas utilizando-se cromatografias de filtração em gel e troca iônica. A PG purificada proveniente da FSM apresentou pH e temperatura ótimos de 5,5 e 60-65ºC, estabilidade em pH 5,0-5,5 e manteve, após 1 hora de incubação, 100% da atividade original até 50ºC. Resultados similares foram obtidos para a PG proveniente da FES. A PG de FES apresentou massa molar de 29,3 kDa, Km de 1,58 mg/mL e Vmáx de 1553,1 ? mol/min/mg, enquanto que a da FSM apresentou massa molar de 30,1 kDa, km de 1,46 mg/mL e Vmáx de 2433,3 ? mol/min/mg. Íons como Fe+3, Ca+2, e K+ praticamente não afetaram a atividade da enzima... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Thermostable pectinases present important characteristics under the view of their industrial application, as their high stability to pH and temperature. Besides, the type of fermentative process used can affect the ir production and physical-chemical properties. The polygalacturonase (PG) production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus was carried out by submerged fermentation (SMF) and solid state fermentation (SSF) using substrates containing commercial pectin or agro- industrial residues as carbon sources. The crude PG from SSF presented optimum activity at 65ºC and pH 5.0, with stability at pH 4.0-5.0 and 7.5-8.5 and maintained 85% of its original activity at 60º C for 1 hour. In SMF the best cultivation medium was the liquid waste from juice extraction, with initial pH of 5.5, after 5 days of cultivation at 45ºC. The crude enzyme showed an optimum activity at 60ºC and pH 5.0, higher stability in acid ic pH (3.0 to 4.5) and was less thermostable when compared to that obtained in SSF, wich maintained only 13% of its original activity at 60ºC, for 1 hour. Purification of enzymes was carried out using filtration and ion-exchange chromatographies. The purified PG, from SMF, showed optimum pH and temperature of 5.5 and 60-65ºC, stability at pH 5.0-5.5 and preserved, after 1 hour incubation, 100% of its original activity at 50ºC. Similar results were obtained to PG from SSF. The PG obtained by SSF presented molar mass of 29.3 kDa, Km of 1.58 mg/ml and Vmáx of 1553.1 ? mol/min/mg, while that the enzyme from SMF presented molar mass of 30.1 kDa, km of 1.46 mg/ml and Vmáx of 2433.3 ? mol/min/mg. Ions such as Fe3+, Ca2+ and K+ practically did not affect the enzyme activity, while Mg2+, Mn2+ and Zn2+ decreased 7%, 75% and 50%... (Complete abstract, click electronic address below) / Doutor

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Gustavo O. Bonilla-Rodriguez / Banca: Heizir Ferreira de Castro / Banca: Ernandes Benedito Pereira / Banca: Humberto Márcio Santos Milagre / Banca: Teresa Cristina Zangirolami / Resumo: As enzimas são catalisadores muito eficientes e de grande interesse na aplicação industrial. As lipases (E.C. 3.1.1.3) são serina-hidrolases que agem na hidrólise, esterificação e transesterificação de acilgliceróis de cadeia longa. Lipases microbianas têm sido amplamente usadas devido à sua especificidade. Na transesterificação moléculas de triacilglicerol reagem com um álcool na presença de um catalisador formando uma mistura de glicerol e ésteres de ácidos graxos. O biodiesel, definido como ésteres metílicos ou etílicos, tem atraído crescente interesse como uma fonte de energia renovável, substituindo o diesel produzido a partir de combustíveis fósseis. O presente trabalho tem como objetivo principal efetuar a prospecção de fungos termofílicos que apresentem produção significativa de lipase e, concomitantemente, atividade transesterificante. As linhagens foram selecionadas por detecção de atividade lipolítica em placas de ágar contendo Rodamina B, por fermentação submersa (FSm) e fermentação em estado sólido (FES). Foram testadas linhagens de fungos termofílicos da coleção do laboratório de Bioquímica e Microbiologia Aplicada, sendo Thermomucor indicae-seudaticae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 e Thermomyces lanuginosus TO-05 os que mostraram um maior potencial hidrolítico. Estudos adicionais avaliaram a produção de lipase através da modificação da fonte de componentes nutricionais e algumas propriedades físicas na produção de lipase por T. indicae-seudaricae N31 em FSm, e por R. pusillus e T. indicae-seudaticae N31 em FES. Os estudos dos processos fermentativos foram bem sucedidos, havendo um aumento de 16 vezes na produção de lipase de R. pusillus e de 36 vezes na lipase de T indicae-seudaticae... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Enzymes are efficient catalysts and interesting for industrial applications. Lipases (EC 3.1.1.3) constitute a group of serine hydrolases that catalyze the hydrolysis, esterification and transesterification reactions of long chain acylglycerols. Microbial lipases have been widely used for biotechnological applications due to their specificity. In transesterification, molecule of a tryacylglicerol react with an alcohol in the presence of catalyst, producing a mixture of fatty esters and glycerol, Biodiesel, defined as methyl or ethyl fatty esters and has attracted considerable attention as a renewable source of energy, in substitution of fossil fuels. The main goal of the present work is the screening of thermophilic fungi that present outstanding lipase production and in parallel able to perform transesterification reaction. Strains were screened for lipase activity on agar plates containing Rhodamine B, for submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF). The tested thermophilic strains were from the collections of the Biochemistry and Applied Microbiology Laboratory, where Thermomucor indicae-seudancae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 and Thermomyces lanuginosus TO-O5 had the highest lipase production. Additional studies attempted to improve lipase production by nutrient source modifications and physicals conditions in FmS by T. indicae-seudaticae N31 and in FSS by T. indicae-seudaticae N31 and R. pusillus. The fermentations studies were successful, with a 16 fold enhancement in lipase yield compared to the initial medim from lipase R. pusillus and 36 fold for the lipase T. indicae-seudaticae N31, both in FES. The lipase from T. indicae-seudaticae N31 cultured in SSF and SmF, exhibited maximum lipolytic activity at 40°C and stability for the pH range from 4 to 8. The enzyme produced by FmS presented maximum activity... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Hamilton Cabral / Banca: Rodrigo Simões Ribeiro Leite / Banca: Fabiana Fonseca Zanoelo / Resumo: A produção de proteases de origem microbiana depende das condições de cultivo e da diversidade bioquímica de cada espécie. Estudos comparativos entre fermentação em estado sólido (FES) e fermentação submersa (FSm) usando farelo de trigo e meio sintético, respectivamente, foram realizados para a determinação dos parâmetros de produção de proteases pelo fungo Aspergillus fumigatus Fresenius. A melhor produção de protease foi em FES no período de 96 horas utilizando farelo de trigo, temperatura de 30 ºC e 1x106 esporos/5g de substrato com 1.517 U/mL. Em FSm o pico de produção foi em pH 6,0, a 30ºC, 5x105 esporos/mL de meio no período de 72 e 96 horas em meio contendo 0,5 e 0,25% de caseína, respectivamente, ambos com 40 U/mL. Conforme a produtividade dos processos fermentativos, o extrato enzimático da FES foi utilizado para estudos de purificação e caracterização bioquímica. Neste estudo, a protease purificada apresentou atividade ótima em pH 7,5 e 50ºC, sendo inibida por Fenil-metil-sulfonil-fluoreto (PMSF) e mais intensamente por antipaína (1,6 µM). Sobre efeito de íons, foi observado modulação da atividade proteolítica, principalmente com inibição por AlCl3, cuja atividade proteolítica residual foi de 18% após incubação com este íon. Na presença de Ditiotreitol (DTT) e uréia houve diminuição da atividade proteolítica, apresentando atividades residuais de 63% em 200 mM de DTT e 10% com 5 M de uréia. Comparativamente, na concentração de 0,1% de cada surfactante estudado, notou-se redução da atividade proteolítica, sendo 97% em presença de Brometo de cetil-trimetil amônio (CTAB), 79% para 4 - (1,1,3,3 - Tetrametilbutil) fenil- polietileno glicol (Triton X-100), 55% com Polyoxyethylenesorbitan monolaurato (Tween-20) e completa redução da atividade (0%) em... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The microbial protease production depends on growing conditions and the biochemical diversity of each species. Comparative studies between solid-state fermentation (SSF) and submerged fermentation (SmF) using wheat bran and synthetic medium, respectively, were performed to determine the optimum parameters for protease production by the fungus Aspergillus fumigatus Fresenius. The best protease production was in SSF within 96 hours using wheat bran, temperature 30°C and 1x106 spores/5g of substrate, with 1,517 U/mL. In SmF peak production was at pH 6.0 at 30°C, 5x105 spores/mL of media within 72 and 96 hours in medium containing 0.5 and 0.25% casein, respectively, with 40 U/mL. According to the productivity of the fermentative processes, enzymatic extract was used from SSF to study purification and biochemical characterization. In this study, purified protease showed optimum activity at pH 7.5 and 50°C, and inhibited by Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and more intensely for antipain (1,6 µM). Concerning to the effect of ions, we observed modulation of the proteolytic activity, especially with inhibition by AlCl3, which residual activity was of 18 % after incubation with this ion. In the presence of Dithiothreitol (DTT) and ureia, we observed progressive decrease in proteolytic activity, presenting residual activities of 63% with 200 mM DTT, and 10% with 5 M ureia. Comparatively, in the concentration of 0.1% of each surfactant studied, there was a reduction in the proteolytic activity in 97% in presence of Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), 79% with 4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol (Triton X-100), 55% with Polyoxyethylenesorbitan monolaurate (Tween-20) and a complete inactivation in the presence of Sodium dodecyl sulfate... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre